正弦载波数字调制系统
正弦脉冲调制波
正弦脉冲调制波
正弦脉冲调制（Sinusoidal Pulse Modulation，SPM）是一种基于脉冲调制的数字信号处理技术，它通过将正弦波与矩形脉冲序列进行混合，生成带有信息的脉冲调制波形。
在正弦脉冲调制中，正弦波是脉冲序列的载波信号，矩形脉冲序列则用于传输信息。
通过改变脉冲宽度和频率，可以改变脉冲调制波形的幅度和频率，从而实现对信息信号的传输。
正弦脉冲调制波形具有调制度高、信噪比高和传输带宽大等优点，因此被广泛应用于音频、视频和通讯等领域。
例如，PCM（脉冲编码调制）技术就是一种基于正弦脉冲调制的数字音频编码技术，通过将音频信号变成数字脉冲信号进行传输和储存。
此外，正弦脉冲调制还可以通过多种方式进行改进和扩展，如采用多级脉冲调制、Delta调制和Adaptive Delta调制等技术，来满足不同应用领域对信号传输性能的不同要求。
总的来说，正弦脉冲调制是一种非常重要的数字信号处理技术，它在现代通信与娱乐领域扮演着重要的角色，为技术的进步和发展做出了重要贡献。
正弦波调制信号发
正弦波调制信号具有波形平滑、 易于生成和解析等优点。
调制信号的重要性
调制信号是实现信息传输的关键，能够将低频信息信号转换为适合传输的高频信号。
通过调制，可以有效地提高信号的抗干扰能力和传输效率，实现远距离的信息传输。
调制信号的质量直接影响通信系统的性能，因此调制信号的生成和处理是通信系统 中的重要环节。
保证通信质量。
光纤通信
在光纤通信中，正弦波调制信号 被用于高速数据传输。通过将数 据加载到正弦波信号上，实现大
容量、高速的数据传输。
雷达系统中的应用
01
脉冲雷达
正弦波调制信号在脉冲雷达中用作发射信号。通过调制正弦波的幅度、
频率或相位，实现雷达目标的探测、跟踪和识别。
02
调频雷达
调频雷达使用正弦波调制信号的频率变化来检测目标。通过分析回波信
正弦波调制信号在新技术领域的应用前景
在物联网领域，正弦波调制信号技术可 以应用于无线传感器网络、智能家居、 智能交通等领域，实现高效、低功耗的 信息传输。
在人工智能领域，正弦波调制信号技术可以 应用于语音识别、图像处理、自然语言处理 等领域，提高算法的准确性和实时性。
在云计算领域，正弦波调制信号技 术可以应用于数据中心、云计算平 台等信息传输和处理设施，提高数 据传输速率和稳定性。
正弦波调制信号发
• 引言 • 正弦波调制信号的基本原理 • 正弦波调制信号的应用 • 正弦波调制信号的生成方法 • 正弦波调制信号的质量评估与优化 • 正弦波调制信号的发展趋势与展望
01
引言
主题简介
正弦波调制信号是一种常见的 信号形式，广泛应用于通信、 音频处理等领域。
它通过将信息信号调制到一个 高频载波信号上，实现信息的 传输和调制。
正弦载波数字调制系统
选通开关
2FSK信号非相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK(t) 包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
带通滤波器
包络 检波器 (a)
2FSK信号相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK (t) 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
相乘器
cos 1t cos 2t 带通滤波器 相乘器 (b)
2
( A / 2) cos 0 ( A / 2) sin
2 2
令 cos 0 0
则检测输出 ( A2 / 2)
二进制相移键控（2PSK)
在二进制数字调制中，当正弦载波的相 位随二进制数字基带信号离散变化时， 则产生二进制移相键控(2PSK)信号。 通常用已调信号载波的 0°和 180°分别 表示二进制数字基带信号的 1 和 0。 二 进制移相键控信号的时域表达式为
0 0 1 0 0
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e 输出
cos ct
1 a 1 1
b
c
d
e
2PSK信号的解调采用相干解调， 解调器 原理图如图所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如图所 示。 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解 调出的数字基带信号将与发送的数字基 带信号正好是相反，解调器输出数字基 带信号全部出错。这种现象通常称为 “倒π”现象。
正弦载波数字调制系统原理：用数字信号控制载 波的参数，使已调信号适合于信道传输。 分类：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键 控(PSK)三种基本形式 内容：时域表达式、波形图；频域表达式、频谱 图；调制解调器框图、调制解调器工作原理的数学 描述；抗高斯白噪声的性能。
§6.2 二进制数字调制原理
基于simulink的qpsk的调制与解调.
通信原理课程设计题目：基于SIMULINK的QPSK的调制与解调仿真设计——QPSK的解调设计学院计算机与通信工程学院专业通信工程学号姓名指导老师2015年12月通信原理课程设计评分标准摘要随着移动通信技术的发展，以前在数字通信系统中采用FSK、ASK、PSK等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代。
本文设计出一个产生QPSK信号的仿真模型，通过此次实验，可以更好地了解QPSK系统的工作原理。
正交相移键控，是一种数字调制方式。
四相绝对移相键控(QPSK)技术具有抗干扰能力好、误码率低、频谱利用效率高等一系列优点。
现正广泛地应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信和有线电视系统之中。
论文主要介绍了正交相移键控(QPSK)的概况，以及正交相移键控(QPSK)的解调概念和原理，了解Simulink中涉及到QPSK的各种模块的功能，利用Matlab中的Simulink模块对QPSK的调制系统进行了仿真，并对QPSK调制性能进行了分析。
从中了解QPSK调制的原理及对现代通信的影响和意义。
关键词：QPSK调制 Simulink仿真 Matlab目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 概念及基本组成部分 (1)1.3 QPSK系统简介 (2)1.4 课题研究现状 (4)1.5 本文主要研究工作及研究目的 (4)1.5.1 研究工作 (4)1.5.2选题的目的和意义 (5)1.6 本章小结 (5)第2章 QPSK的调制与解调原理 (7)2.1 数字调相 (7)2.1.1 数字基带传输系统 (7)2.1.2 正弦载波数字调制系统 (8)2.2 QPSK调制和解调原理 (10)2.2.1 调制 (8)2.2.2 解调 (9)2.2.3 QPSK的调制原理 (10)2.2.4 QPSK解调的工作原理 (11)2.3 QPSK的产生 (12)2.3.1 QPSK的星座图 (12)2.3.2 QPSK的产生方法 (13)2.4 本章小结 (15)第3章 Matlb/Simulink简介 (13)3.1 Matlab简介 (13)3.2 Simulink简介 (13)3.2.1 Simulink概述 (13)3.2.2 Simulink特点 (14)3.2.3 Simulink常用模块库 (14)第4章基于simulink的QPSK系统仿真分析 (16)4.1 正交调相法产生QPSK信号 (16)4.2 QPSK调制过程主要器件的功能及参数设置 (20)4.2.1 产生需要的信号源 (20)4.2.2 串并变换 (21)4.2.3 单极性信号转双极性信号模块组 (22)4.2.4 调制模块 (23)4.2.5 星座图模块 (24)4.3 simulink仿真结果 (25)4.3.1 仿真波形 (25)4.3.2 仿真星座图 (30)4.4 仿真结果分析 (31)4.4.1 仿真结果 (31)4.4.2 遇到的问题及解决情况 (31)4.4.3 未解决的问题 (32)4.5 本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (25)附录系统总框图 (26)第1章绪论1.1 引言数字通信是用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
模拟调制和数字调制
模拟调制和数字调制模拟调制和数字调制是通信领域中重要的技术，用于将原始信号转换为适合传输的信号。
本文将介绍模拟调制和数字调制的基本概念、原理和应用。
一、模拟调制模拟调制是将原始信号（模拟信号）转换为模拟载波信号的过程。
模拟信号是连续的，可以采用各种波形表示，如正弦波、方波等。
而模拟载波信号是通过调制技术将模拟信号的特征嵌入到载波信号中。
常见的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度调制是调制信号的幅度变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
频率调制是调制信号的频率变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
相位调制是调制信号的相位变化与原始信号的幅度变化成正比例关系。
模拟调制广泛应用于广播电视、手机通信等领域。
例如，在广播电视中，音频信号经过幅度调制后，可以被传输到接收设备，再经过解调还原为原始音频信号。
类似地，手机通信中的语音信号也经过模拟调制后传输。
二、数字调制数字调制是将原始信号（数字信号）转换为数字载波信号的过程。
数字信号是离散的，由一系列二进制码组成。
数字载波信号是由一系列离散的数字值组成，用于表示数字信号的特征。
常见的数字调制技术有振幅移移键控调制（ASK）、频移键控调制（FSK）和相移键控调制（PSK）。
ASK是将数字信号的幅度变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
FSK是将数字信号的频率变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
PSK是将数字信号的相位变化与原始信号的二进制码成正比例关系。
数字调制在数字通信系统中得到广泛应用。
例如，无线局域网中的Wi-Fi技术就采用了OFDM（正交频分复用）调制技术，将数字信号转换为一系列正交的子载波，提高了传输效率和抗干扰性能。
此外，数字调制还被用于数字广播、数字电视等领域。
三、模拟调制与数字调制的区别模拟调制和数字调制在信号处理方式、传输效果和抗干扰性能上存在一些区别。
首先，模拟调制是将模拟信号转换为模拟载波信号，而数字调制是将数字信号转换为数字载波信号。
中国科学院大学860通信原理2020年考研专业课初试大纲
2020年中国科学院大学考研专业课初试大纲中国科学院大学硕士研究生入学考试《通信原理》考试大纲一、基本要求及适用范围：《通信原理》考试大纲适用于中国科学院大学信息与通信工程等专业的硕士研究生入学考试。
通信原理是信息与通信工程学科基础理论课程。
它的主要内容包括信号与随机信号分析，信息论基础，各种模拟调制和数字调制原理，多路复用原理，信道分集和编码技术，同步原理和通信网及交换技术。
要求考生对信源信道编码的基本概念及定理，有较深入的了解，熟练掌握各种通信方法的基本原理和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
二、考试形式：闭卷，笔试，考试时间180分钟，总分150分。
试卷结构：选择题：约20%。
填空题：约20%。
简答、计算及证明：约35%。
综合题：约25%。
三、考试内容：（一）绪论1、通信系统概念；2、通信系统的分类及通信方式；3、信息及其度量；4、系统主要性能指标。
（二）随机信号分析1、随机过程的数字特征；2、平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；3、高斯过程；4、窄带随机过程；5、正弦波加窄带高斯过程；6、随机过程通过线性系统。
（三）模拟调制1、常规双边带调幅（AM），抑止载波双边带调幅（DSB-SC），单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）的时域和频域表示，调制和解调方法；2、线性调制的一般模型；3、线性调制系统的抗噪声性能；4、调频（FM）和调相（PM）基本概念；精都考研网（专业课精编资料、一对一辅导、视频网课）。
通信原理第五章(正弦载波数字调制系统)习题及其答案
第五章（正弦载波数字调制系统）习题及其答案【题5－1】设发送数字信息为 011011100010，试分别画出 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
【答案5－1】2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形如下图所示。
【题5－2】已知某2ASK 系统的码元传输速率为103Band ，所用的载波信号为()6cos 410A π⨯。
1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK 信号波形示意图；2）求2ASK 信号的带宽。
【答案5－2】1）由题中的已知条件可知310B R Baud =因此一个码元周期为3110s B T s R -==载波频率为664102102s f Hz ππ⨯==⨯载波周期为61102T s -=⨯所以一个码元周期内有2000个载波周期。
如下图所示我们画出2ASK 信号的波形图，为简便，我们用两个载波周期代替2000个载波周期。
2）根据2ASK 的频谱特点，可知其带宽为222000B B R Hz T ===【题5－3】设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为1000Hz 或 2000 HZ 。
1）若发送数字信息为011010，试画出相应的ZFSK 信号波形；2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调？3）若发送数字信息是等可能的，试画出它的功率谱密度草图。
【答案5－3】1）由题意可画出ZFSK 信号波形如下图所示。
2）由于ZFSK 信号载波频差较小，频谱有较大重叠，采用非相干解调时上下两个支路有较大串扰，使解调性能降低。
由于两个载频人与人构成正交信号，采用相干解调可减小相互串扰，所以应采用相干解调。
3）该2FSK 信号功率谱密度草图如下图所示。
【题5－4】假设在某2DPSK 系统中，载波频率为 2400 Hz ，码元速率为 1200 Band ，已知相对码序列为11000101ll 。
信号的三种调制方式
y ( x) c1 J ( x) c 2Y ( x)
齿轮故障特征
1．在各种齿轮故障诊断方法中,以振动检测为基础的齿 轮故 障诊断方法具有反映迅速、测量简便、实时性 强等优点。 2．齿轮发生断齿情况下其振动信号冲击能量达到最大， 均方值和峰值减小,表明齿轮传动接触减少,对经过磨合 期的齿轮,接触减少只可能是齿轮断齿或磨损厉害,但因 峭度和峰值指标增大,又表明齿轮存在较强的振动冲击, 而磨损厉害并不会出现较大的冲击振动信号,所以齿轮发 生的是 x] p( x)dx
4
式中x(t)为瞬时振幅，x杠为振幅均值，p(x)为概率密度， σ为标准差
1 K N
xi x i 1 t
N
4
式中xi为瞬时振幅，x杠为振幅均值，N为采样长度， σt为标准差。 峭度（Kurtosis）K是反映振动信号分布特性的数值 统计量，是4阶中心矩，峭度指标是无量纲参数， 由于它与轴承转速、尺寸、载荷等无关，对冲击信 号特别敏感，特别适用于表面损伤类故障、尤其是 早期故障的诊断。在轴承无故障运转时，由于各种 不确定因素的影响，振动信号的幅值分布接近正态 分布，峭度指标值K≈3;随着故障的出现和发展，振 动信号中大幅值的概率密度增加，信号幅值的分布 偏离正态分布，正态曲线出现偏斜或分散，峭度值 也随之增大。峭度指标的绝对值越大，说明轴承偏 离其正常状态，故障越严重，如当其K>8时，则很 可能出现了较大的故障。
4.均方根值由于对时间取平均值，因而适用于像磨损、表面裂 痕无规则振动之类的振幅值随时间缓慢变化的故障诊断。
X 1 N
x
1
N
i
2
5.齿轮偏心是指齿轮的中心与旋转轴的中心不重合，这种故障 往往是由于加工造成的。 (1)时域特征 当一对互相啮合的齿轮中有一个齿轮存在偏心时，其振动波 形由于偏心的影响被调制，产生调幅振动，图为齿轮有偏心 时的振动波形。
通信原理各章重要知识
第一部 各章重要习题及详细解答过程第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212-=1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3；(1)计算点和划的信息量；(2)计算点和划的平均信息量。
第6章 正弦载波数字调制
第四章 数字调制宽
图6-5 2ASK信号的功率谱密度及带宽 a)“1”码波形的频谱 b) 基带信号的功率谱 c) 2ASK信号功率谱
第四章 数字调制与解调技术
由图可看出，2ASK信号的带宽是基带信号带宽的2 倍，若只计及基带信号功率谱主瓣宽度 B g ，则2ASK信 号占用的信道带宽为
第四章 数字调制与解调技术
图6-2
2ASK信号的波形示例
第四章 数字调制与解调技术
2ASK的调制器可以用乘法器法来实现，如图6-3所示。
图6-3 用乘法器实现2ASK调制器
第四章 数字调制与解调技术
图中，输入随机信息序列以a k 表示， 其取值服从下述关系
1 , 概率为 P a k 0 , 概率为 ( 1 P )
二进制频率键控，记为2FSK或BFSK（Binary FSK），是利用二进制数字基带信号去控制载波信号的 频率，即以不同频率的载波来表示数字信息“1”或“0” 的调制方式。2FSK 信号的波形示例如图6-10所示。
第四章 数字调制与解调技术
图6-10 2FSK 信号的波形示例
第四章 数字调制与解调技术
第四章 数字调制与解调技术
二、二进制频率键控
频率键控（FSK—Frequency Shift Keying）又称 为频移键控，它在短波通信中应用较广泛，这是因为 它除了设备简单，调制与解调方便外，更重要的是这 种调制方式具有较好的抗多径时延性能。
通信原理 第七章 正弦载波数字调制系统
2ASK信号的产生
单极性的随机 矩形脉冲序列
方法一 模拟调制的相乘法，将数字基带信号看成是模拟信号的特例 方法二 数字键控法：利用代表数字信息（“0”或“1”）的基带矩形 脉冲去键控一个连续的载波——通断键控（OOK）
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 9
2ASK信号的解调
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 18
2FSK信号的产生方法
键控法 由二进制数字 信号通过电子开关控制两 个载波的输出，产生的 FSK信号在码元转换时刻 相位不连续。
调频法 数字基带信号 对载波进行调频，产生 连续相位的FSK信号。
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
第7章 正弦载波数字调制系统
第7章 正弦载波数字调制系统
1 2
引言 二进制数字调制原理 二进制数字调制系统的抗噪声性能 二进制数字调制系统性能比较
3
4
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
2
7.1 引言
基带传输 适合在低通型的有线信道传输。 频带传输 适合在带通型的信道中传输。 （无线信道、有线信道）
v1(t)
e2 FSK (t )
输出
抽样 判决器
带通 滤波器
y2
2
包络 检波器
v2(t)
判决准则
2008.8
v1>v2 即v1-v2 >0 v1<v2 即v1-v2 <0
判为1 判为0
23
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
2FSK信号的解调方法——相干解调
南京邮电大学考研通信大纲
南京邮电大学工程硕士专业课入学考试复习提纲《通信原理》复习提纲（电子与通信工程领域）参考书：樊昌信等《通信原理》（第五版），国防工业出版社。
一、概论部分1）通信系统的组成了解模拟通信系统和数字通信系统的基本概念，系统模型了解数字通信的主要优势2）通信系统的分类和通信方式了解通信系统的5种主要分类方法及相应的实例了解点对点通信的3种方式：单工、半双工、全双工3）信息及其度量了解消息和信息的含义掌握信息量的定义及其单位掌握等概率条件下，M进制数字信号信息量的计算掌握非等概率条件下，每个符号所含的平均信息量的计算掌握数字通信中的传输速率和差错率概念二、随机信号分析基础知识1）随机过程的一般表述了解随机过程的统计特性：概率分布和数字特征了解几个主要的随机过程数字特征：数学期望、方差、协方差和相关函数2）平稳随机过程了解平稳随机过程的数学定义及其数字特征了解宽平稳和严平稳的意义了解平稳过程的“各态历经性”了解平稳随机过程的相关函数的主要性质，相关函数与功率谱密度的关系3）高斯过程了解高斯过程的数学定义及其特性4）窄带随机过程了解窄带随机过程的数学定义，掌握零均值平稳高斯窄带过程同相分量和正交分量的统计特性5）随机过程通过线性系统了解平稳随机过程通过线性系统的输出过程的统计特性，包括数学期望、方差、相关函数和功率谱密度等三、通信信道1）信道定义与数学模型了解狭义信道和广义信道的概念了解调制信道和编码信道的概念了解调制信道数学模型，调制信道对信号的影响：乘性干扰和加性干扰；在乘性干扰的基础上，进一步了解把信道分为恒参信道和随参信道，了解几种恒参信道和随参信道的实例了解编码信道数学模型了解恒参信道特性及其对信号传输的影响了解随参信道特性，分集接收的概念和主要方式2）信道容量掌握离散信道和连续信道的信道容量基本概念和定义，了解带宽、信号功率和噪声功率谱密度变化时的Shannon公式信道容量变化趋势四、模拟调制系统1）幅度调制（线性调制）的原理及抗噪性能了解幅度调制信号的一般表示，线性调制器的一般模型了解双边带信号、调幅信号、单边带信号和残留边带信号的产生和表达式了解各种线性调制系统的抗噪性能2）角度调制（非线性调制）的原理及抗噪性能了解角度调制（非线性调制）的原理及抗噪性能3）模拟调制系统的抗噪性能比较了解DSB、SS、AM和FM抗噪性能比较五、数字基带传输系统1）数字基带传输系统了解基带传输与频带传输概念、系统的基本结构2）数字基带信号码波形及常用传输码型了解单极性码、双极性码、单极性归零码、双极性归零码、差分码和多元码等信号码波形了解几种常用传输码型，包括：AMI、HDB3、CMI、nBmB码等3）基带脉冲传输及码间干扰了解码间干扰的基本定义了解Nyquist无码间干扰判决准则了解部分响应波形和部分响应系统的基本意义4）时域均衡了解均衡器的概念了解横向滤波器的基本概念六、正弦载波数字调制系统了解2ASK调制的基本原理，掌握2ASK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解2FSK调制的基本原理，掌握2FSK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解2PSK 、2DPSK调制的基本原理，掌握2PSK 、2DPSK信号的产生方法、波形、接收系统框图了解二进制数字调制系统的性能比较结果七、模拟信号的数字传输1）抽样掌握抽样定理，了解带通信号的抽样定理2）量化掌握均匀量化的基本方法和性能了解非均匀量化的基本概念、两种对数压缩率原理3）PCM及其抗噪性能了解PCM基本概念，掌握量化系统性能，包括：量化噪声功率、输出信号功率和量化信噪比4）差分脉冲编码调制DPCM及增量调制DM了解DPCM编解码器组成框图及工作原理了解DM编解码器组成框图及工作原理八、同步原理1）载波同步了解插入导频的两种方法的原理及框图了解直接法的四种方法，掌握平方变换法和平方环法的原理及框图2）位同步了解位同步的意义了解导频法和直接法位同步的基本原理3）群同步了解群同步的意义了解起止式同步法、连贯式插入法和间隔式插入法的基本原理4）网同步了解网同步的基本概念了解主从同步法、相互同步法、码速调整法和书库法的基本原理九、通信网1）通信网的分类和交换方式了解通信网的不同分类，了解两种主要的交换方式2）通信网的拓扑结构与协议了解通信网几种典型的拓扑了解信令与协议的概念了解OSI参考模型掌握几种主要的多路复用方式南邮通信最新复习大纲南京邮电大学全国统考硕士生入学考试业务课程大纲课程编号:814 课程名称:通信原理一、考试的总体要求通信原理属于电子信息技术类专业的一门重要的基础理论课程。
正弦载波数字调制
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调相分类
根据相位偏移量的大小，调相可 以分为绝对调相和相对调相。绝 对调相是指直接将信息相位偏移 固定角度，而相对调相则通过相
位偏移量表示信息。
调相性能
调相技术具有较好的抗干扰性能 和较高的频谱利用率，因此在数
字通信中得到了广泛应用。
调频技术
01
调频信号
通过改变正弦载波的频率来传递信息，调频信号的解调通常采用非相干
对同步要求严格
正弦载波数字调制需要精确的时钟同 步，以保证信号的正确解调，对系统 同步性能要求较高。
对信道质量敏感
正弦载波数字调制受信道质量影响较 大，信道恶化可能导致信号失真和误 码率的增加。
对参数调整要求高
正弦载波数字调制需要精确的参数调 整，如调制指数、载波频率等，以保 证信号传输的质量。
05
混合调制信号
同时利用调相和调频技术来传递信息，混合制信号的解调需要同时考虑相位和频率信息 。
混合调制分类
根据相位和频率偏移量的大小以及它们之间的关系，混合调制可以分为多种不同的调制方式， 如偏移四相相移键控（OQPSK）、偏移最小相移键控（Offset MSK）等。
混合调制性能
混合调制技术结合了调相和调频技术的优点，具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰能力 和较好的隐蔽性，因此在高速数字通信等领域得到了广泛应用。
特点
具有较高的频谱利用率、较强的 抗干扰能力、较远的传输距离和 较高的数据传输速率。
调制原理
01
02
03
调制过程
将数字信号转换为模拟信 号，再利用正弦波作为载 波进行调制。
调制方式
包括调相、调频和调相调 频等方式。
调制解调
数字通信的调制方式
数字通信的调制方式通信的最终目的是在一定的距离内传递信息。
虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。
如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。
它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带信号，可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。
理论上，数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波调制。
但是，数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制，而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。
在数字通信的三种调制方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK系统最佳。
所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
1、ASK--又称幅移键控法。
载波幅度是随着调制信号而变化的。
其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，这种方式还可称作通-断键控或开关键控(OOK) 。
●调制方法：用相乘器实现调制器。
●调制类型：2ASK,MASK。
●解调方法：相干法，非相干法。
MASK，又称多进制数字调制法。
在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。
但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。
与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有如下两个特点：第一：在相同的信道码源调制中，每个符号可以携带log2M比特信息，因此，当信道频带受限时可以使信息传输率增加，提高了频带利用率。
但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。
第二，在相同的信息速率下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。
常见数字调制方式简述
数字调制 一般指调制信号是离散的，而载波是连续 波的调制方式。
各种数字调制方式
ASK--又称幅移键控法。这种调 制方式是根据信号的不同，调节 正弦波的幅度。
PSK--在相移键控中，载波相位 受数字基带信号的控制，如二进 制基带信号为0时，载波相位为0， 为1时载波相位为π,载波
各种数字调制方式
相位和基带信号有一一对应的关 系。
FSK--称频移键控法,就是用数字 信号去调制载波的频率。
QAM--又称正交幅度调制法。根 据数字信号的不同，不仅载波相 位发生变化，而且幅度也变化
ASK-数字幅度调制
二进制信号的数字幅度调制的数学表达式：
vam(t) [1 vm(t)][ A cos(ct)]
其中，vfsk(t) =二进制FSK波形
Vc =载波幅度峰值（V）
f =频率偏移量峰值（Hz）
vm(t) =二进制输入调制信号（±1）
FSK-频移键控
调制信号是一个普通二进制波形 ，其 中逻辑1=+1，逻辑0=-1。这样，对于逻 辑1输入，vm(t)=+1，之前基本表达式可以 写为：
vfsk(t) Vc cos{2 [ fc f ]t}
BPSK真值表
二进制输入
输出相位
逻辑0 逻辑1
180度 0度
BPSK相位图
BPSK星座图
BPSK调制器的输出相位和时间关系
QPSK-四相相移键控
四相相移键控（QPSK），或称为正交 PSK，是另一种角度调制、等幅数字 调制形式。采用QPSK，一个载波上可 能有四个输出相位。因为有四个不同 的输出相位，必须有四个不同的输入
第六章 正弦载波数字调制系统
SCUT DT&P Labs
6.2.3 2PSK 及 2DPSK
？问题：如何克服“倒”现象？
要使相位的本身与信息符号无关。怎么做？ 第五章中介绍了差分码，它用电位的改变来表示“1”和 “0”，因此它代表的信息符号与码元本身的电位无关。 用相位的改变来表示“1”和“0” ，这样的话，相位的本 身与信息符号无关。 原理：不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而 是利用前后码元的相对相位变化传送数字信息。例如：
第六章 正弦载波数字调制系统
主讲教师：任峻
6.1 引言
正弦载波调制：用基带信号对正弦载波波形 的某些参量进行控制，使载波的这些参量随 基带信号的变化而变化。
模拟调制：待传输的原始信号s(t)是连续信号。 数字调制：待传输的原始信号s(t)是离散信号。
调制方法：调幅、调频、调相
模拟调制信号： 调幅(DSB、SSB、AM)，调频(FM)，调相(PM)
eOOK(t) = an Acosct
A为载波幅度，c 为载波频率，an为二进制数字。
an =
1，出现概率为P 0，出现概率为1-P
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
6.2.1 二进制幅度键控 2ASK (重点)
在一般情况下，调制信号是具有一定波形形状的二进制 序列（二元基带信号），即 n Ts为信号间隔，g(t)是持续时间为Ts单个矩形的波形。 二进制幅度键控信号的一般时域表达式为： n
6.1 引言
移相键控(PSK)
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
正弦波脉宽调制(SPWM)
为使一相的PWM波正负半周镜对称，N 应取奇数；
fr 很低时，fc 也很低，由调制带来的谐波 不易滤除；
fr 很高时，fc 会过高，使开关器件难以承 受。
•同步调制三 u 相PWM波形
O
u UN'
Ud 2
0
Ud 2
u VN'
0
u WN'
0
u rU
u c u rV
u rW t
t t t
u a)
O
t
u
b)
O
t
图6-3
PWM调制原理
按照波形面积相等的原则，每一个矩形 波的面积与相应位置的正弦波面积相等， 因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等 效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制 （Sinusoidal pulse width modulation，简称 SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM 波。
1.2
0.8
0.4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 fr /Hz
（4）混合调制
可在低频输出时采用异步调制方式，高 频输出时切换到同步调制方式，这样把两 者的优点结合起来，和分段同步方式效果 接近。
5. PWM逆变器主电路及输出波形
Ud 2
+ VVT11 C
U
VD1 VVT3 3
（3）分段同步调制
把 fr 范围划分成若干个频段，每个频段内 保持N恒定，不同频段N不同；
在 fr 高的频段采用较低的N，使载波频率 不致过高；
在 fr 低的频段采用较高的N，使载波频率 不致过低；
• 分段同步调制方式
fc /kHz 201 147 99
2.4
通信原理第五章(正弦载波数字调制系统)习题及其答案
第五章（正弦载波数字调制系统）习题及其答案【题5－1】设发送数字信息为 0，试分别画出 2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
【答案5－1】2ASK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形如下图所示。
【题5－2】已知某2ASK 系统的码元传输速率为103Band ，所用的载波信号为()6cos 410A π⨯。
1）设所传送的数字信息为011001，试画出相应的2ASK 信号波形示意图； 2）求2ASK 信号的带宽。
【答案5－2】1）由题中的已知条件可知310B R Baud =因此一个码元周期为3110s B T s R -==载波频率为664102102s f Hz ππ⨯==⨯载波周期为61102T s -=⨯所以一个码元周期内有2000个载波周期。
如下图所示我们画出2ASK 信号的波形图，为简便，我们用两个载波周期代替2000个载波周期。
2）根据2ASK 的频谱特点，可知其带宽为 222000B B R Hz T ===【题5－3】设某2FSK 调制系统的码元传输速率为1000Baud ，已调信号的载频为1000Hz 或 2000 HZ 。
1）若发送数字信息为011010，试画出相应的ZFSK 信号波形；2）试讨论这时的2FSK 信号应选择怎样的解调器解调？3）若发送数字信息是等可能的，试画出它的功率谱密度草图。
【答案5－3】1）由题意可画出ZFSK 信号波形如下图所示。
2）由于ZFSK 信号载波频差较小，频谱有较大重叠，采用非相干解调时上下两个支路有较大串扰，使解调性能降低。
由于两个载频人与人构成正交信号，采用相干解调可减小相互串扰，所以应采用相干解调。
3）该2FSK 信号功率谱密度草图如下图所示。
【题5－4】假设在某2DPSK 系统中，载波频率为 2400 Hz ，码元速率为 1200 Band ，已知相对码序列为11000101ll 。
1）试画出2DPSK 信号波形（注：相对偏移ϕ∆，可自行假设）；2）若采用差分相干解调法接收该信号时，试画出解调系统的各点波形；3）若发送信息符号0和1的概率分别为0.6和0.4，试求2DPSK 信号的功率谱密度。
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§ 6.1 引言
§ 6.2 二进制数字调制原理
§ 6.3 二进制数字调制系统抗噪声性能
§ 6.4 二进制数字调制系统的性能比较 § 6.5 多进制数字调制系统 § 6.6 改进的数字调制方式
§ 6.1 引言
原理：用数字信号控制载波的参数，使已 调信号适合于信道传输。
相乘器
cos 1t cos 2t 带通滤波器 相乘器 (b)
低通 滤波器
2FSK信号过零检测解调
a e2 F SK (t) 限幅 b 微分 c 整流 (a) a b c d e d 脉冲 形成 e 低通 f 输出
2FSK信号延迟检测解调
带通滤波器 e2 FSK(t) X 低通滤波器 输出 延时
1. 包络检波法的系统性能
发送 端 sT(t) n i (t) 信道 yi (t) 带通 滤波 器 y(t) 包络 检波器 V(t) 抽样 判决 器 定时 脉 冲 输出 Pe
包络检波器输出波形V(t)为
2 2 nc ( t ) ns ( t ) 发送“ 0” V( t ) 2 2 1 ” A n( t ) ns ( t ) 发送“
an=
1,
-1,
发送概率为P
发送概率为1-P
在一个码元期间，则有
e2PSK(t)= cosωct, 发送概率为P
-cosωct,
发送概率为1-P
若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有 φn= 0°, 发送 1
180°,
发送 0 符号
2PSK信号波形与产生
Ts A O －A
双极 性不归 零 开关 电路 cos ct 0° s(t) (b ) e2 PS K(t)
其中: an=0, 1, 令 则 发送概率为P 发送概率为1-P
s(t ) an g (t nTS ) n
e0 (t ) s(t ) cos c t
波形与调制器
1 s(t) Tb 载波信号 t 0 1 1 0 0 1
t
2 ASK信号 t
开关电路 e2 AS K(t) cos ct e2 AS K(t)
噪声性能：误码率与信噪比的关系 分析模型：
信道是理想恒参信道，通带内具有理想矩形 的传输特性。 噪声为加性高斯白噪声（AWGN），均值 为零，方差为 2
分析内容：
相干、非相干ASK、FSK、PSK、DPSK
6.3.1通断键控(OOK)系统抗噪声性能
接收端带通滤波器输出波形为
[a nc (t )] cos c t ns (t ) sin c t 发送1 y(t ) nc (t ) cos c t ns (t ) sin c t 发送0
e0 (t ) [ a n g (t nTS )] cos(1t n )
n
[ a n g (t nTS )] cos( 2 t n )
n
ak a s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
F S K 波 形
b c
d
t
e
t
f
t
g
2 FS K信 号
t
2FSK信号产生
二进制振幅键控（2ASK)
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基 带信号而变化的数字调制。当数字基带 信号为二进制时，则为二进制振幅键控。 设发送的二进制符号序列由0、1序列组 成，发送0符号的概率为P，发送1符号的 概率为1-P，且相互独立。该二进制符号 序列可表示为
e0 (t ) an g (t nTS ) cos c t n
2
1 Q( , ) 1 erfc 2 2
r 1 r 4 1 r 4 1 Pe erfc e e 4 2 2 2
2. 同步检波法的系统性能
解调器的框图如上图，低通滤波滤波器输出
1” a nc (t ),发“ x(t ) nc (t )，发“0”
( A / 2) cos( 0 )t cos[( 0 )(t )]
2
( A / 2) cos 0 ( A / 2) sin
2 2
令 cos 0 0
则检测输出 ( A2 / 2)
2FSK信号功率谱
2FSK信号可以看作载频分别为f1和f2的两个 2ASK信号的迭加，因此功率谱是两个2ASK信 号功率谱的迭加。
若样值V<判决门限b， 则判决接收为“0”；
发送为1的错误概率为包络值V小于门限值 b的概率，即
P(0/1)=P(V≤b)=
b f ( v ) dv 1 0
2 ( v 2 a 2 ) / 2 an
b v 0
v
2 n
I0 (
aV
2 N
)e
dv
1
v
v b
该积分可以用Q函数表示， Q函数的定义为
Pe=P(1)P(0/1)+P(0)P(1/0) b02 P(1) 1 Q 2r , b0 P(0)e
2
输入信噪比一定时， 误码率与归一化门限值b0 * 可令 有关。为求最佳门限 b pe 0， 0 b
可得
P(1)f1(V*)=P(0)f0(V*)
当P(1)=P(0)时，f1(V*)=f0(V*)，最佳判决门限为 b*= a 。对于大信噪比的情况
2 n
I0 (
aV
2 N
)e
2 ( v 2 a 2 ) / 2 an
dv
式中的积分值可以用Marcum Q函数计 算，Q
Q
(α, β)=
tI (at)e
0
( t 2 a 2 ) / 2
dt
将Q函数代入上式可得
P(0/1)=1-Q ( 式中, b0=
b
2r , b0 )
2
n
f 0 ( x)
2 x exp 2 2 2 n 2 n
振荡器1 f1 基带信 号 选通开关
反相器
相加器
e2 FS K(t)
振荡器2 f2
选通开关
2FSK信号非相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK(t) 包络 检波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
带通滤波器
包络 检波器 (a)
2FSK信号相干解调
带通滤波器 1 e2 FSK (t) 低通 滤波器 定时脉冲 抽样 判决器 输出
4
( f f c )TS
( f f c )TS
包括离散谱和连续谱。结构与2ASK的功 率谱相似，带宽也是基带信号带宽的二 倍。当“1”和“0”等概相时，不存在离 散谱。
2PSK(2DPSK)功率谱密度
P2P SK ( f ) Ts 4
－fc
O
fc 2fs
f
§ 6.3 二进制数字调制系统抗噪声性能
t
s(t)
码型 变换
乘法 器
e2 PS K(t)
cos ct (a ) 1 80 °移 相
2PSK信号的解调
e2 PS K(t) 带通 滤波器 a 相乘器 b 定时脉冲
0 0 1 0 0
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e 输出
cos ct
1 a 1 1
b
c
d
e
2PSK信号的解调采用相干解调， 解调器 原理图如图6-13所示。 2PSK信号相干解调各点时间波形如图所 示。 当恢复的相干载波产生180°倒相时，解 调出的数字基带信号将与发送的数字基 带信号正好是相反，解调器输出数字基 带信号全部出错。这种现象通常称为 “倒π”现象。
π0ππ0 0 0 π0ππ
DPSK信号调制过程波形图
绝对 码
1
1
1
0
0
1
0
0
相对 码
载波
DPSK信号
2DPSK 信号调制器原理图
开关电路 cos ct 0° e2 DP S K(t)
1 80 °移相 码变换
s(t)
2DPSK相干解调器及各点波形
e2 D PSK (t) 带通 滤波器 a 相乘器 b c 低通 滤波器 d 抽样 判决器 e 码反 变换器 f 输出 cos ct
s(t)
乘法器 cos ct (a)
s(t) (b)
图 6-3 二进制振幅键控信号调制器原理框图
解调器
e2 AS K(t) 带通 滤波 器 a 全波 整流 器 b 低通 滤波 器 c 抽样 判决 器 定时 脉冲 (a ) e2 AS K(t ) d 输出
带通 滤波 器
相乘 器 cos ct (b )
sin ( f f c )Ts ( f f c )Ts
2
1 ( f f c ) ( f f c ) 16
2ASK频谱
二进制频移键控（2FSK)
正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个 频率点间变化，则产生二进制移频键控信号 （2FSK信号）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同载波的 二进制振幅键控信号的叠加。 若二进制基带信号的1符号对应于载波频率f1，0 符号对应于载波频率f2，则二进制移频键控信号 的时域表达式为
定时脉冲
a b c d e f 0 0 1 0 1 1 0
差分相干解调器原理和各点波形
带通 滤波器 a 相乘器 b 延迟 Ts
DPSK信号 a b
c
低通 滤波器
d
抽样 判决器
e
定时脉冲
c d 二进制信息 e 0 0 1 0 1 1 0